Atos introduceert Q-score: de eerste universele kwantum metrische referentie die kan worden toegepast op alle programmeerbare kwantum-processors. Atos’ Q-score meet de effectiviteit van kwantum-systemen bij het oplossen van real-life problemen die niet kunnen worden opgelost door traditionele computers. Met Q-score geeft Atos invulling aan haar ambitie om vroegtijdig de voordelen van kwantum-computing zichtbaar te maken. De IT-dienstverlener vervult een voortrekkersrol bij de ontwikkeling van kwantum-applicaties als onderdeel van industriële en wetenschappelijke partnerships. Tijdens verschillende grote projecten heeft zij met deze partners gewerkt aan de ontwikkeling van toepassingen die door kwantum-computing versneld kunnen worden geïmplementeerd.
“Organisaties worden geconfronteerd met de opkomst van verschillende processor-technologieën en programmeermethodes en zoeken naar mogelijkheden om te investeren in kwantum-computing. Zij hebben behoefte aan een betrouwbare tool die hen kan helpen om hierbij de meest effectieve route te kiezen. Q-score is een objectieve, eenvoudige en eerlijke metrics-oplossing waar deze organisaties op terug kunnen vallen,” vertelt Elie Girard, CEO van Atos. “Sinds de lancering van Atos Quantum in 2016 – het eerste industriële programma op het gebied van kwantum-computing in Europa – is onze ambitie onveranderd en willen we de ontwikkeling van industriële en wetenschappelijke toepassingen versnellen.”
Het aantal Qubits is op dit moment de meest gangbare maatstaf om prestaties van kwantum-systemen te monitoren. Deze Qubits vertonen echter veel schommelingen en kunnen sterk variëren in kwaliteit, in termen van snelheid, stabiliteit en connectiviteit. Hierdoor is hun waarde als benchmark-tool beperkt. Door te focussen op het vermogen complexe problemen op te lossen, kan Atos Q-onderzoekcentra, universiteiten, bedrijven en technologische leveranciers voorzien van expliciete, betrouwbare, objectieve en onderling vergelijkbare resultaten voor het analyseren van concrete vraagstukken.
Q-score monitort de daadwerkelijke performance van kwantum-processors op het moment dat zij een optimalisatieprobleem oplossen, representatief voor het kwantum computing tijdperk in de nabije toekomst (NISQ – Noisy Intermediate Scale Quantum). Om een raamwerk te bieden dat als referentie kan dienen voor de vergelijking van performance scores en voor het behoud van uniformiteit, is Q-gebaseerd op een standaard combinatorisch optimalisatieprobleem, die hetzelfde is voor alle assessments (de Max-Cut Problem, zie hieronder voor vergelijkingen met het bekend TSP – Travelling Salesman Problem). De score wordt berekend op basis van het maximale aantal variabelen die onderdeel zijn van het probleem dat met behulp van kwantum-technologie kan worden geoptimaliseerd (ex: 23 variabelen = 23 Q’s).
Atos zal jaarlijks een overzicht publiceren van de meest krachtige kwantum-processors ter wereld. De eerste editie verschijnt in 2021 en bestaat onder meer uit self-assessments van producenten.
Q-score is gebaseerd op open access software en rust op drie pijlers:
- Applicatie-gedreven: Q-score is het enige metrieke system dat is gebaseerd op korte termijn beschikbare kwantum-algoritmes en het vermogen meet van kwantum-systemen om praktische operationele problemen op te lossen.
- Toegankelijk en gebruiksvriendelijk: Q-score is universeel en gebaseerd op de technologie-neutrale aanpak van Atos. De software – inclusief tools en methodologie – vereist geen grote rekenkracht om de metrics te berekenen.
- Objectief en betrouwbaar: Atos combineert een holistische aanpak van hardware en technologie met een diepgaande expertise van het ontwerp en de optimalisatie van algoritmes. Ze werkt nauw samen met toonaangevende spelers in verschillende sectoren en aanbieders van kwantum-technologie. De methodologie die is gebruikt om Q-score te bouwen, wordt openbaar gemaakt en staat open voor aanpassingen.
Een gratis software-kit, waarmee het mogelijk is om Q-score op elke processor te laten draaien, is in het eerste kwartaal van 2021 beschikbaar. Atos nodigt alle producenten en leveranciers uit om Q-score op hun technologie te laten draaien en hun resultaten te delen.
Dankzij de geavanceerde qubit-simulatiemogelijkheden van Atos Quantum Learning Machine (Atos QLM) – de krachtige kwantum-simulator van Atos – is de IT-dienstverlener in staat om Q-score berekeningen te laten uitvoeren voor verschillende platforms. Deze berekeningen zijn mede gebaseerd op de eigenschappen die door producenten openbaar worden gemaakt. De resultaten bevinden zich op een Q-score van 15 Q’s, maar er wordt snel vooruitgang geboekt, met een geschatte gemiddelde Q-score van zo’n 10 Q’s een jaar geleden en een geschatte gemiddelde Q-score in het komende jaar van ruim 20 Q’s.
Q-score is geëvalueerd door de Atos Quantum Advisory Board: een groep van internationale deskundigen, wiskundigen en natuurkundigen.
Hoogwaardige applicaties voor kwantum-computing
Het jaar 2020 markeert een keerpunt in de ontwikkeling van kwantum computing. Een belangrijke mijlpaal is de identificatie van de eerste real-life vraagstukken of toepassingen die niet op de klassieke manier, maar mogelijk wel met kwantum-technologie kunnen worden opgelost. Net als het geval is bij andere disruptieve technologieën, is het inzichtelijk maken van gerelateerde toepassingen (evenals de noodzakelijke ethische begrenzingen hiervan) een belangrijke stap naar de adoptie en het succes van kwantum computing. In deze ontwikkeling ziet Atos een belangrijke rol voor zichzelf weggelegd.
Atos geeft leiding aan het Europese project NEASQC – NExt ApplicationS of Quantum Computing – één van ’s werelds meest ambitieuze projecten voor de ontwikkeling kwantum-applicaties in de nabije toekomst. NEASQC brengt wetenschappers en producenten bijeen die er naar streven use-cases met behulp van kwantum-technologie in een stroomversnelling te brengen. Deze applicaties worden ondersteund door de release in 2023 van de eerste Atos NISQ accelerator, die is gebaseerd op een combinatie of HPC – High Performance Computing – en qubits-technologie.
Hieronder staat een aantal voorbeelden van applicaties die zijn ingediend door partners van NEASQC en die kunnen worden geoptimaliseerd door kwantum-computing:
- Opslag van kooldioxide met Total: studie over CO2-opslag om wetenschappers van informatie te voorzien over interacties tussen moleculen, om dit proces te doorgronden, simuleren en optimaliseren;
- Smart charging met EDF: optimalisatie van het opladen van elektrische auto’s op snelle laadstations, om rijvorming te voorkomen en geld en tijd te besparen, voor grote wagenparken;
- Quantum Monte-Carlo met HSBC: ontwikkeling van efficiënte algoritmes die Monte-Carlo technieken voor kwantum computers in de nabije toekomst vervangen of herdefiniëren en zo de efficiëntie van derivative pricing van modellen voor risicomanagement kunnen optimaliseren;
- Quantum Rule-Based System met CESGA: ontwikkeling van een kwantum-systeem dat specifieke problemen kan oplossen met behulp van grote datavolumes, met als doel diagnoses te stellen van een specifieke vorm van borstkanker, die ook bekendstaat als invasive ductal carcinoma, en deze te behandelen.
“Veel nationale overheden en talrijke concerns investeren in kwantum computing om de mogelijkheden die deze technologie biedt in een stroomversnelling te brengen. Door de inzet van haar diepgaande expertise op het gebied van supercomputing maakt Atos inzichtelijk welke mogelijkheden kwantum computing heeft door gebruikers vroegtijdig te laten profiteren van de enorme rekenkracht die zij voor verschillende toepassingen kan inzetten. Hiermee bouwt zij voort op het Atos Quantum research & development-programma”, vertelt Bob Sorensen, SVP Research en Chief Analyst Quantum Computing van Hyperion Research, LLC. “De lancering van Q-score is een belangrijke stap die helder maakt wat er te winnen is door te focussen op real-life business cases. Er verschillende bestaan weliswaar verschillende benchmarks om kwantum-processors met elkaar te vergelijken, maar Atos’ Q-score voegt hieraan een nieuwe hoogwaardige tool toe.”
Voor meer informatie over NEASQC, bovengenoemde en andere cases: https://neasqc.eu/.
